Doctoral thesis

Synthesis, Coding, and Evaluation of 3D Images Based on Integral Imaging

Authors/Editors

No matching items found.



Research Areas

No matching items found.


Publication Details

Author list: Olsson, Roger

Publisher: Mid Sweden University

Place: Sundsvall

Publication year: 2008

ISBN: 978-91-85317-98-1


Abstract

In recent years camera prototypes based on Integral Imaging (II) have emerged that are capable of capturing three-dimensional (3D) images. When being viewed on a 3D display, these II-pictures convey depth and content that realistically change perspective as the viewer changes the viewing position.

The dissertation concentrates on three restraining factors concerning II-picture progress. Firstly, there is a lack of digital II-pictures available for inter alia comparative research and coding scheme development. Secondly, there is an absence of objective quality metrics that explicitly measure distortion with respect to the II-picture properties: depth and view-angle dependency. Thirdly, low coding efficiencies are achieved when present image coding standards are applied to II-pictures.

A computer synthesis method has been developed, which enables the production of different II-picture types. An II-camera model forms a basis and is combined with a scene description language that allows for the describing of arbitrary complex virtual scenes. The light transport within the scene and into the II-camera is simulated using ray-tracing and geometrical optics. A number of II-camera models, scene descriptions, and II-pictures are produced using the presented method.

Two quality evaluation metrics have been constructed to objectively quantify the distortion contained in an II-picture with respect to its specific properties. The first metric models how the distortion is perceived by a viewer watching an II-display from different viewing-angles. The second metric estimates the depth-distribution of the distortion. New aspects of coding-induced artifacts within the II-picture are revealed using the proposed metrics.

Finally, a coding scheme for II-pictures has been developed that inter alia utilizes the video coding standard H.264/AVC by firstly transforming the II-picture into a pseudo video sequence. The properties of the coding scheme have been studied in detail and compared with other coding schemes using the proposed evaluation metrics. The proposed coding scheme achieves the same quality as JPEG2000 at approximately 1/60th of the storage- or distribution requirements.

;

De senaste åren har kameraprototyper som kan fånga tredimensionella (3D) bilder presenterats, baserade på 3D-tekniken Integral Imaging (II). När dessa II-bilder betraktas på en 3D-skärm, delger de både ett djup och ett innehåll som på ett realistiskt sätt ändrar perspektiv när tittaren ändrar sin betraktningsposition.

Avhandlingen koncentrerar sig på tre återhållande faktorer gällande II-bilder. För det första finns det en mycket begränsad allmän tillgång till II-bilder för jämförande forskning och utveckling av kodningsmetoder. Det finns heller inga objektiva kvalitetsmått som uttryckligen mäter distorsion med avseende på II-bildens egenskaper: djup och betraktningsvinkelberoende. Slutligen uppnår nuvarande standarder för bildkodning låg kodningseffektivitet när de appliceras på II-bilder.

En metod baserad på datorrendrering har utvecklats som tillåter produktion av olika typer av II-bilder. En II-kameramodel ingår som bas, kombinerat med ett scenbeskrivningsspråk som möjligör att godtydligt komplexa virtuella scener definieras. Ljustransporten inom scenen och fram till II-kameran simuleras med strålföljning och geometrisk optik. Den presenterade metoden används för att skapa ett antal II-kameramodeller, scendefinitioner och II-bilder.

Två kvalitetmått har tagits fram för att objektivt kvantifiera distorsion som kan uppträda i en II-bild med avseende på dess specifika egenskaper. Det första måttet modellerar hur distortionen uppfattas av en tittare som betraktar en 3D-skärm ur olika betraktningsvinklar. Det andra måttet beräknar distorsionens djupdistribution inom II-bilden. Nya aspekter av kodningsinducerade artefakter påvisas med de föreslagna kvalitetsmåtten.

Slutligen har en kodningsmetod för II-bilder utarbetats som bland annat utnyttjar videokodningsstandarden H.264/AVC genom att först transformera II-bilden till en pseudovideosekvens (PVS). Kodningsmetodens egenskaper har studerats i detalj och jämförts med andra kodningsmetoder, bland annat med hjälp av de föreslagna kvalitetsmåtten. Den föreslagna kodningsmetoden åstadkommer samma kvalitet som JPEG2000 till ungefärligen 1/60-del av kraven på lagring och distribution.


Projects

No matching items found.


Keywords

No matching items found.


Documents

No matching items found.